융합환경연구실은 전북대학교 바이오융합과학과 소속 연구실로써, 곽동희 교수님을 연구책임자로 2018년도에 신설되어 현재까지 2명의 석사를 배출했으며, 지금은 1명의 연구교수, 3명의 박사과정생과 1명의 석사과정생, 1명의 연구보조원으로 이루어진 연구실입니다. 본 연구실에서 진행중인 연구는 호수의 수질을 개선하기 위한 연구를 주제로 여러 국가과제를 수행중입니다. 그 중 중점적인 내용은 미세기포를 이용한 부상분리 기술을 접목시킨 기포테일러링기술을 이용하여 자가응집된 조류를 부상분리하고 호수 퇴적토의 인을 부상분리하여 호수의 부영양화를 방지하는 연구를 진행중입니다.
2-1. EPS를 이용한 조류의 자가응집
그림1. EPS의 조성과 결합형태
Extracellular polymeric substances (EPS)는 조류의 성장 및 사멸 life cycle에서 성장환경 조건에 따라 조류가 배출하는 세포 외 고분자물질입니다. 이러한 EPS는 조류가 자가응집하는데 필요한 물질이며, 주로 탄수화물, 단백질 등으로 구성되어 있습니다. EPS가 많이 분출될수록 조류의 자가응집이 더욱 잘 이루어지고 이는 결국 자가응집부상효율에 영향을 미치게 됩니다. 본 연구실에서는 조류를 배양하면서 여러 가지 조건을 부여하여 조류가 EPS를 많이 분출하도록 유도하였으며, 자가응집을 통해 응집제를 주입하지 않고 조류가 부상분리할 수 있음을 확인했습니다.
그림2. 조류의 자가응집을 이용한 부상분리 실험도
2-2. 자가응집기포테일러링
그림3. 기포콜럭터 테일러링 기술 적용 개념도
자가응집기포테일러링 기술은 주로 조류입자의 사멸기에 분출되는 EPS를 이용한 자가응집 조건을 통해 응집제의 주입을 최소화하여 플록을 형성한 조류입자를 나노~마이크로 스케일의 기포로 부상분리 하는 기술입니다. 조류입자와 부착을 유도하는 나노기포와 기포-입자 결합체를 신속하게 부상시키는 마이크로기포를 통해 대량의 조류매스를 신속히 분리할 수 있습니다. 또한, 기포의 주입으로 인해 호소 저층수와 퇴적토에 산소를 공급하여 인의 용출을 차단하고 제어할 수 있습니다.
2-3. 호수 퇴적토의 인 부상분리
그림4. 기포테일러링기술을 이용한 퇴적토의 인 제거 및 거동
기포를 이용한 퇴적토의 인 제거는 호수의 부영양화를 방지하는데 중요하게 작용하는 기술입니다. 수중의 조류를 제거하는 것은 근본적인 해결방법이 될 수 없으므로 퇴적토에서 용출되는 인을 관리하기 위해 퇴적토 입자와 함께 인을 제거하는 것이 조류의 성장을 막고 부영양화를 방지하는데 효과적인 방법입니다. 본 연구실에서는 기포와 소량의 응집제를 같이 퇴적토에 직접 분사하여 퇴적토 입자와 인을 응집시킴과 동시에 수층으로 분리합니다. 이를 통해, 퇴적토에 있는 인을 관리하고 부상과정에서 수층의 인산염인까지 감소시킬 수 있습니다
우리 연구실은 곽동희 교수님의 지도 아래 연구가 이루어 지고있으며, 최대한 학생들의 편의를 봐주시고 있습니다. 편한 분위기 속에서 각자 자신이 맡은 일을 충실히 수행하고 있으며, 연구교수님과 학생들이 각각의 프로젝트를 매주 발표하고 점검하면서 진행하고있습니다. 연구실에서는 매년 학회에 참석하여 각자의 연구결과를 발표하고 공부할 수 있는 환경을 조성하고 있습니다.
연구실의 위치는 정읍시 첨단과학단지내에 있는 전북대학교 첨단과학캠퍼스입니다. 우리 연구실과 호수, 하천의 수질관리 및 수처리에 관심이 있거나 미세기포를 이용한 부상분리 기술에 대해 관심이 있는 분은 아래의 연락처와 웹페이지를 참고하여 주시기 바랍니다.
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연구실 모든 분들 홧팅! 연구 결과 홧팅!